CN108360505B - 一种穿越溶洞的灌注桩结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种穿越溶洞的灌注桩结构及其施工方法，灌注桩结构包括上段桩、中段桩和下段桩，下段桩为钢筋混凝土预制的端承嵌岩防水桩，将废旧轮胎叠加固定相连组成套筒结构，将中段桩钢筋笼与端承嵌岩防水桩相连，然后将套筒套在中段桩钢筋笼上，一起吊装放入预先打好的桩孔内，端承嵌岩防水桩置于溶洞底部位于岩石区域的成承载孔内，然后在套筒保护下浇筑中段桩，之后封堵中段桩顶部与桩孔之间的间隙，然后按照常规方法浇筑上段桩，完成整个灌注桩结构施工。本发明充分利用废旧轮胎的隔水性，结构强度好，不易腐蚀且来源广等特性，结合钻孔灌注桩结构，提出的一种新型环保且抗腐蚀的钻孔灌注桩结构和施工方法。

Description

一种穿越溶洞的灌注桩结构及其施工方法

技术领域

本发明属于工程桩基施工领域，涉及一种灌注桩，具体涉及一种穿越溶洞的灌注桩结构及其施工方法，适用于暗河、岩溶等地质环境的新型钻孔灌注桩的结构和施工方法。

背景技术

岩溶溶洞作为一种不利于修建建筑物的地质环境，在石灰岩地区是普遍存在的。在中国西南山区进行钻孔灌注桩施工中遇到岩溶洞且溶洞含有地下岩溶水或者地下暗河等不良的地质条件是常有的事，当灌注桩成型后容易受到岩溶水的渗透侵蚀等，就会给结构带来巨大安全隐患。对于含有岩溶地下水的溶洞，在传统灌注桩的施工过程中通常采用混凝土及其他废渣进行填埋。这些措施在施工期间浪费物资，增加工程费用及工期，改变地下水力联系，并且可能会污染地下水，因此有必要设计一种新型的，可适用于岩溶地区，尤其是穿越充水溶洞的钻孔灌注桩结构和施工方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对生态环境友好问题、物资浪费、施工工艺等问题，提供一种施工简便、实用经济、坚固耐用、成本低、低碳、生态的新型穿过岩溶区溶洞的钻孔灌注桩的结构及其施工方法。本设计方法关键技术包括，以防水混凝土制作的溶洞下方嵌岩段预制防水桩基座结构，以货车废旧轮胎为桩护筒的新型支模结构，以高强度热熔胶填补轮胎间缝隙的防水结构，以及新型支护结构，防水结构，端承嵌岩防水桩结构一并组成的模块化结构设计。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种穿越溶洞的灌注桩结构，其特征在于：包括上段桩、中段桩和下段桩，所述上段桩位于溶洞顶部区域，采用常规灌注桩结构；下段桩位于溶洞底部岩石区域，为钢筋混凝土预制的端承嵌岩防水桩；所述中段桩位于溶洞区域，中段桩为包括叠加设置的废旧轮胎和浇筑在叠加的废旧轮胎内的钢筋混凝土桩，上段桩、中段桩和下段桩内的钢筋依次相连。

作为改进，多个废旧轮胎叠加形成浇筑中段桩的套筒，叠加的废旧轮胎之间通过铆钉固定相连。

作为改进，预制的端承嵌岩防水桩顶部露出与中段桩相连的钢筋。

作为改进，端承嵌岩防水桩顶部与废旧轮胎之间采用高黏度防水胶密封，相邻的废旧轮胎之间采用高强度防水热熔胶密封。

作为改进，中段桩顶部设有将其与孔壁之间间隙密封的圆环套管。

一种穿越溶洞的灌注桩结构施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、桩孔成孔，在穿越溶洞区域打孔，桩孔一直打到溶洞底部的岩石区域，在岩石区域形成承载孔；

步骤二、对回收同型号的废旧轮胎清洗处理，根据灌注桩结构的设计直径，加工废旧轮胎内径尺寸；

步骤三、将上述清洗后的废旧轮胎叠加，并相互锚固相连形成套筒结构；

步骤四、预制安装在承载基孔内的端承嵌岩防水桩，并在端承嵌岩防水桩顶部留出连接钢筋；

步骤五、制作中段桩钢筋笼，并将其与端承嵌岩防水桩顶部留出连接钢筋焊接相连；

步骤六、将加工好的叠加废旧轮胎套在中段桩钢筋笼上；

步骤七、吊装，套有废旧轮胎的钢筋笼和端承嵌岩防水桩吊入桩孔内，使端承嵌岩防水桩嵌入溶洞底部的承载孔内；

步骤八、浇筑中段桩，养护，固化后，按照常规技术浇筑上段桩，完成整个灌注桩结构制作。

作为改进，中段桩顶部设有预留的连接钢筋，连接钢筋与上段桩钢筋笼的竖直钢筋通过连接套筒相连。

作为改进，所述端承嵌岩防水桩采用防水混凝土预制浇筑而成。

本发明的有益效果是：

相对于普遍应用的穿越溶洞灌注桩施工采用混凝土或其他废渣对溶洞进行填埋，封堵地下暗河，或者抽干溶洞内的岩溶水，这些措施一方面浪费大量资源，增加工程费用及工期，改变地下暗河自然地貌，污染地下水；另一方面成桩后结构易遭岩溶地下水腐蚀。本发明采用新型设计，在桩护筒材料上采用废旧轮胎，其来源广，构造简单，成本低廉，环境友好，结构不易遭腐蚀，资源循环利用。其护筒结构，端承嵌岩防水桩结构可在工厂模块化生产组装后直接运往工地施工，现场施工简便。整个桩结构和施工相较于传统溶洞成孔灌注桩，有实用经济，结构耐久不易被腐蚀，施工工艺便捷的特点。

本发明充分利用废旧轮胎的隔水性，结构强度好，不易腐蚀且来源广等特性，结合钻孔灌注桩结构，提出的一种新型环保且抗腐蚀的钻孔灌注桩结构和施工方法。

附图说明

图1为废旧轮胎处理示意图；

其中图1a是处理前废旧卡车轮胎剖视图，图1b是处理后废旧轮胎剖视图。

图2为相邻两个废旧轮胎之间连接剖视图。

图3为中段钢筋笼局部示意图。

图4为端承嵌岩防水桩剖视图。

图5为端承嵌岩防水桩俯视图。

图6中段桩与端承嵌岩防水桩安装在一起剖视图。

图7为桩孔施工示意图；

其中图7a为上段桩孔施工，图7b为下端桩孔施工。

图8为中段孔桩施工示意图；

其中图8a为中段桩钢筋笼吊装剖视图，图8b为中段桩混凝土浇筑剖视图。

图9为上段桩施工示意图；

其中图9a为上段桩钢筋笼吊装剖视图，图9b为上段桩浇筑剖视图。

附图标记：1-废旧卡车轮胎，2-废旧轮胎，3-圆头铆钉，4-高强度防水热熔胶，5-中段桩钢筋笼，6-防水混凝土，7-端承嵌岩防水桩钢筋，8-高黏度防水胶，9-连接套筒，10-溶洞顶部，11-岩石区域，12-地下岩溶水，13-现浇混凝土，14-上段桩钢筋笼，15-圆环套管，16-定位支座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施步骤进一步的说明：

本发明结构设计适用于R22及以上尺寸的卡车废旧轮胎2，可根据桩径设计尺寸切割每个轮胎侧边的的尺寸大小，可适用于在800mm至1000mm的桩径尺寸。本发明以295/80R22.5规格的货车废旧轮胎2为例。

一种穿越溶洞的灌注桩结构，包括上段桩、中段桩和下段桩，所述上段桩位于溶洞顶部区域，采用常规灌注桩结构；下段桩位于溶洞底部岩石区域11，为钢筋混凝土预制的端承嵌岩防水桩；所述中段桩位于溶洞区域，中段桩为包括叠加设置的废旧轮胎2和浇筑在叠加的废旧轮胎2内的钢筋混凝土桩，上段桩、中段桩和下段桩内的钢筋依次相连。多个废旧轮胎2叠加形成浇筑中段桩的套筒，叠加的废旧轮胎2之间通过铆钉固定相连，预制的端承嵌岩防水桩顶部露出与中段桩相连的钢筋。

一种穿越溶洞的灌注桩结构施工方法，包括以下步骤：

步骤一、桩孔成孔，在穿越溶洞区域打孔，桩孔一直打到溶洞底部的岩石区域11，在岩石区域11形成承载孔；

步骤二、将回收后的卡车废旧轮胎2进行清洗处理，按轮胎型号及外径分类对，根据灌注桩结构的设计直径，选择回收同型号的废旧轮胎2，加工废旧轮胎2内径尺寸，具体为：安装设计桩直径要求的轮胎进行内径切割处理，使其达到桩径设计尺寸；

步骤三、将上述清洗后的废旧轮胎2叠加，高度根据施工区域溶洞高度而定，最优的废旧轮胎2叠加的高度稍高于溶洞高度，并相互之间通过圆头铆钉3锚固相连形成套筒结构，相邻的废旧轮胎2之间用高强度防水热熔胶4密封，封堵缝隙；

步骤四、预制安装在承载基孔内的端承嵌岩防水桩，并在端承嵌岩防水桩顶部留出连接钢筋，首先制作预制端承嵌岩防水桩的基座模板，放置基座配筋，现浇防水混凝土6，成型承载力强的端承嵌岩防水桩；

步骤五、制作中段桩钢筋笼5，并将其与端承嵌岩防水桩顶部留出连接钢筋采用电闸压力焊相连，在端承嵌岩防水桩上表面外围涂抹高黏度防水胶8；

步骤六、将加工好的叠加废旧轮胎2套在中段桩钢筋笼5上，将最下层废旧轮胎2底部表面搓毛处理，并与端承嵌岩防水桩上表面粘结牢固，封堵缝隙，搓毛处理可增加粘结力，减少浇筑时混凝土泄露；

步骤七、吊装，套有废旧轮胎2的钢筋笼和端承嵌岩防水桩吊入桩孔内，使端承嵌岩防水桩嵌入溶洞底部的承载孔内，中段桩钢筋笼5通过定位支座16在桩孔内定位；

步骤八、浇筑中段桩，养护，固化后，在中段桩顶部设有将其与孔壁之间间隙密封的圆环套管15，然后吊装上段桩钢筋笼14，将上段桩钢筋笼14的竖直钢筋通过连接套筒9与中段桩顶部预留的连接钢筋相连，按照常规技术浇筑上段桩，完成整个灌注桩结构制作。

作为一种更优实施例，所述端承嵌岩防水桩采用防水混凝土6预制浇筑而成。

本方案相较于传统施工，有如下几个优点：

1、本发明新型灌注桩整体性好，施工时不会有地下岩溶水渗入的现象。

2、本发明下段桩有端承端承嵌岩防水桩承载，具有防水渗透，增加整段桩承载力的优点。

3、现浇混凝土13有卡车废旧轮胎作为桩护筒，具有防水渗透，不宜分解，抗应变强度高，坚固耐用等优点。

4、本发明采用的废旧轮胎2可根据桩径设计灵活切割内径以达到要求。

5、实际形成的桩体为变截面桩，截面形状间接提高了桩体的抗压及抗拔能力。

6、模块化设计，在工厂中即可预制溶洞下方桩体防水桩基座，轮胎护筒制作完成，搬运至工地即可施工。

Claims (5)

1.一种穿越溶洞的灌注桩结构施工方法，其特征在于：灌注桩结构包括上段桩、中段桩和下段桩，所述上段桩位于溶洞顶部区域，采用常规灌注桩结构；下段桩位于溶洞底部岩石区域，为钢筋混凝土预制的端承嵌岩防水桩；所述中段桩位于溶洞区域，中段桩为包括叠加设置的废旧轮胎和浇筑在叠加的废旧轮胎内的钢筋混凝土桩，上段桩、中段桩和下段桩内的钢筋依次相连，穿越溶洞的灌注桩结构施工方法包括以下步骤：

步骤一、桩孔成孔，在穿越溶洞区域打孔，桩孔一直打到溶洞底部的岩石区域，在岩石区域形成承载孔；

步骤二、对回收同型号的废旧轮胎清洗处理，根据灌注桩结构的设计直径，加工废旧轮胎内径尺寸；

步骤三、将上述清洗后的废旧轮胎叠加，并相互锚固相连形成套筒结构；

步骤四、预制安装在承载孔内的端承嵌岩防水桩，并在端承嵌岩防水桩顶部留出连接钢筋；

步骤五、制作中段桩钢筋笼，并将其与端承嵌岩防水桩顶部留出连接钢筋焊接相连；

步骤六、将加工好的叠加废旧轮胎套在中段桩钢筋笼上；在端承嵌岩防水桩顶部与废旧轮胎之间采用高黏度防水胶密封，相邻的废旧轮胎之间采用高强度防水热熔胶密封；

步骤七、吊装，套有废旧轮胎的钢筋笼和端承嵌岩防水桩吊入桩孔内，使端承嵌岩防水桩嵌入溶洞底部的承载孔内；

步骤八、浇筑中段桩，养护，固化后，按照常规技术浇筑上段桩，完成整个灌注桩结构制作。

2.如权利要求1所述的灌注桩结构施工方法，其特征在于：多个废旧轮胎叠加形成浇筑中段桩的套筒，叠加的废旧轮胎之间通过铆钉固定相连。

3.如权利要求1所述的灌注桩结构施工方法，其特征在于：中段桩固化后，在中段桩顶部设有将其与孔壁之间间隙密封的圆环套管。

4.如权利要求1所述的灌注桩结构施工方法，其特征在于：中段桩顶部设有预留的连接钢筋，连接钢筋与上段桩钢筋笼的竖直钢筋通过连接套筒相连。

5.如权利要求1所述的灌注桩结构施工方法，其特征在于：所述端承嵌岩防水桩采用防水混凝土预制浇筑而成。

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